專利名稱：新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種海水溫差發(fā)電裝置，尤其是一種新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合 裝直。
背景技術(shù)：
海水溫差發(fā)電技術(shù)，是以海洋受太陽能加熱的表層溫海水(25°C 28°C)作高溫?zé)嵩矗?00米 1000米深處的冷海水(4°C TC)作低溫?zé)嵩?，用熱機(jī)組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)。從高溫?zé)嵩吹降蜏責(zé)嵩?，可能獲得總溫差15°C 20°C左右的有效能量。最終可能獲得具有工程意義的11°C溫差的能量。根據(jù)所用工質(zhì)及流程的不同，一般可分為開式循環(huán)、閉式循環(huán)，目前接近實(shí)用化的是閉式循環(huán)方式。開式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要由真空泵、冷水泵、溫水泵、冷凝器、蒸發(fā)器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組等組成。真空泵將系統(tǒng)內(nèi)抽到一定真空，起動(dòng)溫水泵把表層的溫海水抽入蒸發(fā)器，由于系統(tǒng)內(nèi)已保持有一定的真空度，所以溫海水就在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰蒸發(fā)，變?yōu)檎羝?。蒸汽?jīng)管道由噴嘴噴出推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從汽輪機(jī)排出的廢汽進(jìn)入冷凝器，被由冷水泵從深層海水中抽上的冷海水所冷卻，重新凝結(jié)為水，并排入海中，其冷凝水基本上是去鹽水，可以做為淡水供應(yīng)需要，但因以海水作工作流體和介質(zhì)，蒸發(fā)器與冷凝器之間的壓力非常小，必須使用極大的透平，各種損耗大，目前沒有實(shí)用價(jià)值。閉式循環(huán)系統(tǒng)采用一些低沸點(diǎn)的物質(zhì)(如丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等)作為工作流體，在閉合回路中反復(fù)進(jìn)行蒸發(fā)、膨脹、冷凝。因?yàn)橄到y(tǒng)使用低沸點(diǎn)工作流體，蒸汽的壓力得到提高，系統(tǒng)工作時(shí)，溫水泵把表層溫海水抽上送往蒸發(fā)器，通過蒸發(fā)器內(nèi)的盤管把一部分熱量傳遞給低沸點(diǎn)的工作流體，例如氨水，氨水從溫海水吸收足夠的熱量后，開始沸騰并變?yōu)榘睔猓睔饨?jīng)過汽輪機(jī)膨脹作功，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)；汽輪機(jī)排出的氨氣進(jìn)入冷凝器，被冷水泵抽上的深層冷海水冷卻后重新變?yōu)橐簯B(tài)氨，用氨泵把冷凝器中的液態(tài)氨重新壓進(jìn)蒸發(fā)器，以供循環(huán)使用；閉式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可采用小型渦輪機(jī)，整套裝置可以實(shí)現(xiàn)小型化，海水不用脫氣，免除了這一部分動(dòng)力需求；其缺點(diǎn)是有效發(fā)電溫差小，蒸發(fā)器和凝汽器采用表面式換熱器，有換熱溫差損失，靠海水流動(dòng)傳熱，換熱效率不高，傳熱能力小，并且換熱器體積巨大，金屬消耗量大，維護(hù)困難。
發(fā)明內(nèi)容為了克服海水溫差開式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以海水作工作流體和介質(zhì)，蒸發(fā)器與冷凝器之間的壓力非常小，必須使用極大的透平，各種損耗大，目前沒有實(shí)用價(jià)值的不足，以及為了克服海水溫差閉式循環(huán)系統(tǒng)有效發(fā)電溫差小，蒸發(fā)器和凝汽器采用表面式換熱器，有換熱溫差損失，靠海水流動(dòng)傳熱，換熱效率不高，傳熱能力小，并且換熱器體積巨大，金屬消耗量大，維護(hù)困難的不足，本實(shí)用新型提供一種新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，該新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置由開式熱泵裝置、海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置三部分聯(lián)合組成；開式熱泵裝置不采用表面式換熱器，熱冷傳遞過程中冷媒作開式循環(huán)，冷媒與水直接接觸并發(fā)生氣液相變進(jìn)行熱交換，無換熱溫差損失，低壓液態(tài)冷媒直接接觸海水，通過蒸發(fā)吸熱同時(shí)海水動(dòng)態(tài)制冰淡化，加壓氣態(tài)冷媒直接接觸冷水通過冷凝放熱；海水冷凍淡化裝置采用直接接觸動(dòng)態(tài)制冰，冰晶經(jīng)洗滌再入蓄冰裝置；直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置采用雙開式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，采用一些難溶于水的低沸點(diǎn)的物質(zhì)如丁烷等作為冷媒，利用溫海水與冰的溫差，在開式回路中反復(fù)進(jìn)行蒸發(fā)、膨脹、冷凝，液態(tài)冷媒在發(fā)電蒸發(fā)器中與溫海水直接混合換熱，氣態(tài)冷媒在發(fā)電冷凝器中與冰水直接混合換熱；這樣達(dá)到使該新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置發(fā)電可利用溫差大，沒有換熱溫差，熱利用率高，換熱效率很高，傳熱能力很大，沒有中間換熱元件，結(jié)構(gòu)簡單，成本低投資小，發(fā)電穩(wěn)定性好，易于維護(hù)，并且副產(chǎn)淡水，還可以大規(guī)模利用風(fēng)電制冰蓄能的目的。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián) 合裝置由開式熱泵裝置、海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置三部分聯(lián)合組成，開式熱泵裝置和海水冷凍淡化裝置共用蒸發(fā)器，海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置共用發(fā)電冷凝器；蒸發(fā)器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的，冷凝器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的；發(fā)電蒸發(fā)器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的，發(fā)電冷凝器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的；開式熱泵裝置主要包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥等，海水冷凍淡化裝置主要包括蒸發(fā)器、洗滌分離器、蓄冰裝置、發(fā)電冷凝器等；直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置主要包括發(fā)電蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、發(fā)電冷凝器、工質(zhì)泵等；它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測控制裝置；蓄冰裝置與洗滌分離器相連接；發(fā)電冷凝器與蓄冰裝置相連接。開式熱泵流程中，蒸發(fā)器中的低壓氣態(tài)冷媒通過壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入冷凝器，加壓氣態(tài)冷媒在冷凝器中直接接觸冷海水通過冷凝為液態(tài)放熱，油水分離后的液態(tài)冷媒通過節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器直接接觸冷海水，通過蒸發(fā)吸收海水制冰的凝固相變熱同時(shí)海水動(dòng)態(tài)制冰，完成循環(huán)；冷海水由冷卻水進(jìn)水管進(jìn)入冷凝器，經(jīng)吸熱后經(jīng)過冷卻水出水管外排；冷媒采用難溶于水的低沸點(diǎn)物質(zhì)如丁烷等。海水冷凍淡化流程中，冷海水通過冷海水進(jìn)水管進(jìn)入蒸發(fā)器，海水在蒸發(fā)器中動(dòng)態(tài)制冰，冰漿再進(jìn)入洗滌分離器；洗滌淡水由洗滌水管進(jìn)入，濃海水由濃海水出水管排出，洗滌分離器可以是多級(jí)式的；洗滌后的冰漿進(jìn)入蓄冰裝置，蓄冰裝置可采用方便用于海洋中的低成本囊式蓄冰裝置，由于采用蓄冰裝置，可以大規(guī)模利用風(fēng)電制冰蓄冰；蓄冰裝置中的冰進(jìn)入發(fā)電冷凝器吸熱轉(zhuǎn)化為淡水由淡水排水管排出。直接傳熱式海水溫差發(fā)電流程中，發(fā)電蒸發(fā)器冷媒進(jìn)出口是開放式的，液態(tài)冷媒直接與溫海水混合，發(fā)電蒸發(fā)器有溫海水進(jìn)出水管；發(fā)電冷凝器冷媒進(jìn)出口是開放式的，氣態(tài)冷媒直接與冰水混合；它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測控制裝置；直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置有保壓裝置；發(fā)電蒸發(fā)器中的高壓氣態(tài)冷媒進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功發(fā)電降溫降壓，低溫低壓氣態(tài)冷媒進(jìn)入發(fā)電冷凝器，在發(fā)電冷凝器中與冰水混合直接放熱給冰水，冰化為淡水由淡水排水管排出，同時(shí)冷媒液化，油水分離后的液態(tài)冷媒通過工質(zhì)泵壓入發(fā)電蒸發(fā)器與溫海水混合吸熱蒸發(fā)為高壓氣態(tài)，這樣形成發(fā)電循環(huán)；冷媒采用難溶于水的低沸點(diǎn)物質(zhì)如丁烷等。本實(shí)用新型的有益效果是，該新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置發(fā)電可利用溫差大，沒有換熱溫差，熱利用率高，換熱效率很高，傳熱能力很大，沒有中間換熱元件，結(jié)構(gòu)簡單，成本低投資小，發(fā)電穩(wěn)定性好，易于維護(hù)，并且副產(chǎn)淡水，還可以大規(guī)模利用風(fēng)電制冰蓄倉泛。

[0006]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。附圖I是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的示意圖。圖中I.蒸發(fā)器、2.洗滌水管、3.壓縮機(jī)、4.冷卻水進(jìn)水管、5.冷凝器、6.冷卻水出水管、7.溫海水進(jìn)水管、8.溫海水出水管、9.發(fā)電蒸發(fā)器、10.膨脹機(jī)、11.工質(zhì)泵、12.淡水排水管、13.發(fā)電冷凝器、14.囊式蓄冰裝置、15.濃海水出水管、16.洗滌分離器、17.節(jié)流閥、18.冷海水進(jìn)水管。
具體實(shí)施方式
在附圖I所示實(shí)施例中，該新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置由開式熱泵裝置、海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置三部分聯(lián)合組成，開式熱泵裝置和海水冷凍淡化裝置共用蒸發(fā)器(I )，海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置共用發(fā)電 冷凝器(13);蒸發(fā)器(I)的冷媒進(jìn)出口是敞開式的，冷凝器(5)的冷媒進(jìn)出口是敞開式的；發(fā)電蒸發(fā)器(9)的冷媒進(jìn)出口是敞開式的，發(fā)電冷凝器(13)的冷媒進(jìn)出口是敞開式的；開式熱泵裝置主要包括蒸發(fā)器(I)、壓縮機(jī)(3)、冷凝器(5)、節(jié)流閥(17)等，海水冷凍淡化裝置主要包括蒸發(fā)器(I)、洗滌分離器(16)、囊式蓄冰裝置(14)、發(fā)電冷凝器(13)等；直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置主要包括發(fā)電蒸發(fā)器(9)、膨脹機(jī)(10)、發(fā)電冷凝器(13)、工質(zhì)泵
(11)等；它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測控制裝置；囊式蓄冰裝置(14)與洗滌分離器(16)相連接；發(fā)電冷凝器(13)與囊式蓄冰裝置(14)相連接。開式熱泵流程中，蒸發(fā)器(I)中的低壓氣態(tài)冷媒通過壓縮機(jī)(3 )加壓后進(jìn)入冷凝器(5 )，加壓氣態(tài)冷媒在冷凝器
(5)中直接接觸冷海水通過冷凝為液態(tài)放熱，油水分離后的液態(tài)冷媒通過節(jié)流閥(17)進(jìn)入蒸發(fā)器(I)直接接觸冷海水，通過蒸發(fā)吸收海水制冰的凝固相變熱同時(shí)海水動(dòng)態(tài)制冰，完成循環(huán)；冷海水由冷卻水進(jìn)水管(4)進(jìn)入冷凝器(5)，經(jīng)吸熱后經(jīng)過冷卻水出水管(6)外排；冷媒采用丁烷。海水冷凍淡化流程中，深海冷海水通過冷海水進(jìn)水管(18)進(jìn)入蒸發(fā)器(I )，海水在蒸發(fā)器(I)中動(dòng)態(tài)制冰，冰漿再進(jìn)入洗滌分離器(16);洗滌淡水由洗滌水管(2)進(jìn)入，濃海水由濃海水出水管(15)排出，洗滌后的冰漿進(jìn)入囊式蓄冰裝置(14);囊式蓄冰裝置
(14)中的冰進(jìn)入發(fā)電冷凝器(13)吸熱轉(zhuǎn)化為淡水由淡水排水管(12)排出。直接傳熱式海水溫差發(fā)電流程中，發(fā)電蒸發(fā)器(9)冷媒進(jìn)出口是開放式的，液態(tài)冷媒直接與溫海水混合，發(fā)電蒸發(fā)器(9)有溫海水進(jìn)水管(7)、溫海水出水管(8);發(fā)電冷凝器(13)冷媒進(jìn)出口是開放式的，氣態(tài)冷媒直接與冰水混合；它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測控制裝置；直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置有保壓裝置；發(fā)電蒸發(fā)器(9)中的高壓氣態(tài)冷媒進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功發(fā)電降溫降壓，低溫低壓氣態(tài)冷媒進(jìn)入發(fā)電冷凝器(13)，在發(fā)電冷凝器(13)中與冰水混合直接放熱給冰水，冰化為淡水由淡水排水管(12)排出，同時(shí)冷媒液化，油水分離后的液態(tài)冷媒通過工質(zhì)泵(11)壓入發(fā)電蒸發(fā)器(9)與溫海水混合吸熱蒸發(fā)為高壓氣態(tài)，這樣形成發(fā)電循環(huán)；冷媒采用丁烷。
權(quán)利要求1.一種新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，主要包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、洗滌分離器、蓄冰裝置、發(fā)電冷凝器、膨脹機(jī)、發(fā)電蒸發(fā)器、工質(zhì)泵等，它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測控制裝置，其特征是該新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置由開式熱泵裝置、海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置三部分聯(lián)合組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā) 電聯(lián)合裝置，其特征是開式熱泵裝置和海水冷凍淡化裝置共用蒸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置共用發(fā)電冷凝器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是蒸發(fā)器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是冷凝器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是發(fā)電蒸發(fā)器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是發(fā)電冷凝器的冷媒進(jìn)出口是敞開式的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是蓄冰裝置與洗滌分離器相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置，其特征是發(fā)電冷凝器與蓄冰裝置相連接。
專利摘要一種新型海水淡化溫差發(fā)電聯(lián)合裝置由開式熱泵裝置、海水冷凍淡化裝置和直接傳熱式海水溫差發(fā)電裝置三部分聯(lián)合組成，開式熱泵利用深海冷海水動(dòng)態(tài)制冰，冰經(jīng)洗滌化為淡水后可與表層溫海水獲得高達(dá)約24℃溫差的可利用能量，發(fā)電可利用溫差大，發(fā)電效率很高，結(jié)構(gòu)簡單，成本低投資小，發(fā)電穩(wěn)定性好，易于維護(hù)，并且副產(chǎn)淡水，還可以大規(guī)模利用風(fēng)電制冰蓄能，特別適用于低緯度海島配套風(fēng)電用作淡水、電、冷聯(lián)供工程。
文檔編號(hào)C02F103/08GK202768309SQ20122047886
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者羅良宜 申請(qǐng)人:羅良宜